Manufactura celular

La manufactura celular se basa en la tecnología de grupo, cuyos principios fueron propuestos por el ingeniero estadounidense Ralph Flanders en 1925^[2] y adoptados en la Unión Soviética tras la publicación por Sergei Mitrofanov de cuatro libros sobre este método de producción entre 1952 y 1957.^[3] Burbidge promovió activamente la tecnología de grupo en los años setenta.^[4] La manufactura celular se empezó a utilizar en empresas japonesas durante la década de 1970 y en los ochenta este método de producción se introdujo en los Estados Unidos como un elemento de la producción «justo a tiempo».^[5]

Uno de los primeros libros en inglés que menciona la manufactura celular es Zero inventories (1983), de Robert Hall, que describe una célula ideal como una «línea en U»,^[6] porque esa configuración ofrece una alta visibilidad y contacto a todos los procesos y operativos en la célula. En 1990, las células se consideraban las unidades básicas en la fabricación justo a tiempo, hasta el punto que Harmon y Peterson, en su libro Reinventing the Factory, incluyeron una sección titulada Cell: Fundamental Factory of the Future.^[7]

El concepto de manufactura celular siguió adelante en la década de 1990, cuando el método «justo a tiempo» pasó a denominarse «manufactura esbelta».^[8] Algo más tarde, cuando la manufactura esbelta empezó a adoptarse en el sector servicios, la manufactura celular inició su difusión hacia ese sector.^[9]

La fluidez del proceso de manufactura mejora mediante el agrupamiento de máquinas o personal que ejecutan una secuencia particular de operaciones. Este agrupamiento se denomina célula. Las células posibilitan el «flujo de una sola pieza», en el que los productos se completan de un modo individual y continuo en lugar de en lotes.^[1][10] Un ejemplo de flujo de una sola pieza sería el ensamblaje de una pieza metálica que llega a la fábrica en piezas separadas, requiriendo ensamblaje. Las piezas deben transportarse desde una almacén, soldarse, pulirse, recubirse de una capa protectora y finalmente empaquetarse. Todas estas labores se completarían en una sola célula con el fin de minimizar varios factores (pasos y procesos «sin valor añadido»), como el tiempo de transporte de materiales entre departamentos.

Algunos formatos comunes de las células individuales son: 1) en forma de U (buena para la comunicación y movimiento rápido de los trabajadores), 2) en línea recta y 3) en forma de L. El número de trabajadores dentro de estas formaciones depende de la demanda del producto y puede variar para aumentar o disminuir la producción. Por ejemplo, si una célula está normalmente ocupada por dos trabajadores y la demanda se duplica, se asignan otros dos trabajadores. De manera similar, si la demanda se reduce a la mitad, la célula se reducirá a un solo trabajador. Dado que las células constan de equipos e instrumentos diferentes, los empleados deben ser expertos en múltiples procesos.^[1] Según Nancy y Wemmerlöv:

Una célula es una pequeña unidad organizativa ... diseñada para explotar similitudes en el procesamiento de información, fabricación de productos y en el servicio a los clientes. La manufactura en células [acerca] a las personas y al equipo necesario para el procesamiento de tipos de productos similares. Después de la reorganización, los lotes de partes similares se producen juntos dentro de los confines físicos de las células que alojan la mayor parte o la totalidad de los recursos requeridos, ... lo cual facilita el flujo rápido y el procesamiento eficiente del material y la información ... Además, los operadores celulares pueden ser entrenados para manejar varias máquinas, participar en la rotación de puestos de trabajo, asumir responsabilidades para tareas que anteriormente eran propias de supervisores y personal de apoyo, como la planificación y programación, el control de calidad, la solución de problemas, el pedido de piezas, la interacción con clientes y proveedores y el mantenimiento de registros.^[11]

Las cortas distancias dentro de una célula sirven para acelerar la producción y minimizan la acumulaciones de inventario entre las diferentes estaciones de trabajo al reducir el espacio. Para formalizar esa ventaja, el diseño de las células incluye reglas o dispositivos físicos que limitan la cantidad de inventario entre estaciones. Tales reglas se denominan kanban (del japonés) y establecen un número máximo de unidades permitidas entre estaciones.^[12] La forma más simple, los cuadrados kanban, son áreas marcadas en el piso o mesas entre las estaciones. La regla, aplicada a la estación productora se resume como «Si todos los cuadrados están llenos: detente; si no, llénalos».^[13] Las mismas ideas se pueden aplica en oficinas para formar células con miembros ampliamente capacitados que, de manera concertada, gestionan rápidamente todo el procesamiento para un grupo de servicios o clientes.^[11]

Una célula virtual es una variación de la célula tradicional donde los recursos no se reúnen en un espacio físico. Aunque el personal y el equipo se encuentran en ubicaciones diferentes, al enfocarse en un solo producto logran un rendimiento rápido.^[14] Al carecer de la visibilidad de las células físicas, las células virtuales pueden emplear la disciplina de las reglas kanban para optimizar el flujo entre procesos.

La empresa finlandesa Kone Corp, productora de ascensores y escaleras mecánicas proporcionó en 1985 una descripción simple pero bastante completa de su diseño de la manufactura celular:^[15]

El primer paso consistió en la creación de células en los departamentos de montaje, de electricidad y de análisis químicos. En abril de 1984 se establecieron seis células, identificadas por colores diferentes ... Todos los dispositivos fabricados en células son identificados por el color de la célula, y toda la retroalimentación del control de calidad se dirige a los trabajadores de la célula afectada ... El segundo paso, en el verano de 1984, fue «celularizar» la fabricación de las piezas del analizador usadas en las células de ensamblaje del analizador. ... El control de materiales entre las células se basa en el sistema de tracción y la demanda real. En las células de los componentes del analizador hay una reserva dos piezas para cada subunidad. Cuando se usa una pieza en el ensamblaje, se solicita una nueva desde la célula unitaria correspondiente pulsando un botón magnético [kanban] que identifica la célula que inicia la solicitud por el color , el código de la unidad ya la fecha del encargo ... Cuando la célula de fabricación ha completado el pedido, la unidad se lleva a su lugar en el estante de la célula de pedido. Los pedidos de las células unitarias a las subcélulas se basan en el mismo principio. La única diferencia es que el tamaño de la reserva es de seis subunidades. Este [procedimiento] fue implementado en agosto de 1984.

El proceso de implementación se puede dividir en dos pasos:

• Las partes a fabricar se agrupan por similitud en el diseño o por los requisitos de fabricación.^[16]

• A continuación, se lleva a cabo un análisis sistemático de cada grupo bien en términos del flujo de producción entre grupos de fabricación o de examen de los datos de producción para cada grupo.^[16] Este análisis puede llevar mucho tiempo y ser muy costoso, pero es necesario para el diseño ideal de la célula para cada grupo de partes.

Existen varios modelos matemáticos y algoritmos para la planificación de un centro de manufactura celular. Estos modelos tienen en cuenta variables tales como la ubicación de las plantas de manufactura, la planificación de la producción para mercados diferentes y las cantidades de partes.^[17] Una vez que estas variables se determinan con un mínimo nivel de incertidumbre, se pueden optimizar factores tales como el costo total de mantenimiento, la manipulación de materiales en la célula, el transporte externo, el costo fijo para producir las partes en cada planta, los gastos en maquinaria y los salarios de la mano de obra.^[17]

La introduccción de la manufactura celular se enfrenta a menudo a una fuerte resistencia por parte de los trabajadores,^[1] por lo que es conveniente que los cambios se lleven a cabo gradualmente. También es difícil habituarse a no disponer de inventario para poder hacer frente a problemas repentinos. Los proponentes de la manufactura celular consideran que la disponibilidad de inventario oculta problemas e ineficiencias que deben identificarse y resolverse para mejorar el proceso de fabricación.^[1]

Otros problemas frecuentes surgen de la necesidad de transferir materiales entre operaciones. Como ejemplos se pueden mencionar la distancia entre máquinas, máquinas y piezas que generan demoras, ubicaciones y reubicaciones de la maquinaria, cambios en la demanda de piezas, etc.^[18]